Centro de Ensino Superior de Maceió - CESMAC

Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas – FACET

Curso de Análise de Sistemas

Memória

Wendhel Washington Santos Moura

Memória

Random-access memory -RAM

RAM Estática - SRAM

RAM Dinâmica - DRAM

Memória

Read-only memory -ROM

PROM

EPROM

EEPROM

Memória Flash

Memória de Semicondutores

Memória

Cache

O objetivo da memória cache é obter uma velocidade de acesso à memória próxima da velocidade das memórias mais rápidas e, ao mesmo tempo, disponibilizar no sistema uma memória de grande capacidade, a um custo equivalente ao das memórias de semicondutor mais baratas.

Memória

Cache

Memória

Estrutura da memória cache e da memória principal

Memória

Operação de leitura em uma memória cache

Memória

Organização típica de uma memória cache

Memória

Elementos do projeto de uma cache

Tamanho

Ao se determinar o tamanho da memória cache devemos levar

em consideração o custo por bit e o tempo de acesso. Assim,

uma cache deve ser suficientemente grande para que o tempo

médio de acesso à memória seja próximo ao tempo de acesso

à cache e pequeno o suficiente para que o custo por bit não

seja alto e se equipare ao da memória principal. Quanto maior

o tamanho da cache mais lento é o seu acesso, pois uma

quantidade de portas maior será utilizada no seu

endereçamento.

Elementos do projeto de uma cache

Memória

Função de Mapeamento

O número de linhas da memória cache é bem menor que o

número de blocos da memória principal. Assim, devemos

encontrar uma forma de mapear os blocos da memória

principal para a cache. Existem 3 técnicas diferentes que

podem ser utilizadas: mapeamento direto, mapeamento

associativo e mapeamento associativo por conjunto.

Elementos do projeto de uma cache

Memória

Função de Mapeamento

Mapeamento Direto

Este método é o mais simples, sendo cada bloco da memória

principal mapeado em uma única linha da cache.

Elementos do projeto de uma cache

Função de Mapeamento

Mapeamento Associativo

Neste modo é permitido que um bloco da memória principal

seja mapeado para qualquer linha da memória cache. Todo

endereço da memória principal é interpretado como sendo

constituído de um rótulo, que identifica de modo unívoco um

bloco da MP, e um campo de palavra.

Memória

Elementos do projeto de uma cache

Função de Mapeamento

Mapeamento Associativo por Conjunto

Este método mescla as duas forma de

mapeamento visto anteriormente.

Memória

Algoritmo de Substituição

Memória

Quando a memória cache está cheia e um novo bloco é trazido para ela,

algum bloco existente deve ser substituído para dar lugar ao novo. Para

o caso do mapeamento direto isso é tranqüilo, uma vez que cada bloco

da MP tem pré-determinado a sua posição na cache, não havendo

qualquer outra alternativa. Por outro lado, os mapeamentos associativos

e por conjunto necessitam de alguma política ou algoritmo para

determinar qual o bloco que deixará a cache para que o novo bloco

possa ser armazenado. Para que todo este processo seja feito

rapidamente ele deve ser implementado em hardware.

Algoritmo de Substituição

Memória

Substituiremos o bloco que está no conjunto que não é usado

há mais tempo. Cada linha inclui um bit a mais, chamado de bit

de USO. Assim quando um novo bloco deve ser armazenado

no conjunto ele ocupa a linha que não é usada há mais tempo.

Este algoritmo é um dos mais eficientes para aumentar a

cache hit.

LRU (Least Recently Used)

Algoritmo de Substituição

Memória

É bem simples, o primeiro bloco a ser armazenado será o

primeiro a ser substituído

FIFO (First In Firt Out)

Algoritmo de Substituição

Memória

O algoritmo substituirá o bloco que foi utilizado menos vezes.

Podemos colocar um contador a cada uma das linhas da

memória cache para obter esta informação.

LFU (Least Frequently Used) – Menos utilizado

Bibliografia

STALLING, W. Arquitetura e Organizações de Computadores, 5ª Edição, Prentice Hall, São Paulo, 2002.